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JP5682600B2 - Rotating electrical machine rotor - Google Patents

Rotating electrical machine rotor Download PDF

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JP5682600B2 JP2012174964A JP2012174964A JP5682600B2 JP 5682600 B2 JP5682600 B2 JP 5682600B2 JP 2012174964 A JP2012174964 A JP 2012174964A JP 2012174964 A JP2012174964 A JP 2012174964A JP 5682600 B2 JP5682600 B2 JP 5682600B2
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Description

本発明は、回転電機のロータに係り、特に、ロータコイルが設けられる回転電機のロータに関する。   The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor of a rotating electrical machine provided with a rotor coil.

回転電機において、ロータコイルが設けられたロータを用いる種類の回転電機がある。例えば、特許文献1には、回転電機として、ステータコイルに交流電流を流すことで回転磁界を形成し、その回転磁界の空間高調波成分をロータコイルに鎖交させてロータコイルに誘導電流を発生させることが述べられている。ここでは、ロータコイルは、ロータの各突極にそれぞれ巻装され、各ロータコイルはダイオードを介して短絡されて誘導電流が整流されることで、ロータの各突極が固定された磁化方向を有する磁石として働く。これによって、回転磁界の基本波成分によるトルクに加えて空間高調波成分によるトルクを利用できると述べられている。   There is a type of rotating electrical machine that uses a rotor provided with a rotor coil. For example, in Patent Document 1, as a rotating electrical machine, a rotating magnetic field is formed by flowing an alternating current through a stator coil, and an induction current is generated in the rotor coil by interlinking the spatial harmonic component of the rotating magnetic field with the rotor coil. It is stated that Here, the rotor coil is wound around each salient pole of the rotor, and each rotor coil is short-circuited via a diode to rectify the induced current, thereby changing the magnetization direction in which each salient pole of the rotor is fixed. Works as a magnet with. Accordingly, it is stated that the torque due to the spatial harmonic component can be used in addition to the torque due to the fundamental wave component of the rotating magnetic field.

特開2009−112091号公報JP 2009-112091 A

上記特許文献1に記載される回転電機では、ロータが回転するとき、ロータ突極に巻装されているロータコイルに遠心力が作用する。したがって、このような遠心力によってロータコイルがロータ突極から径方向外側へ飛び出さないようにするための保持部材を設けることが好ましい。その場合、この保持部材は、上記遠心力に抗してロータコイルを保持する強度を確保しながら、ロータ突極に巻き回されるロータコイルの巻きスペースを圧迫しないように工夫することが望まれる。   In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, centrifugal force acts on the rotor coil wound around the rotor salient pole when the rotor rotates. Therefore, it is preferable to provide a holding member for preventing the rotor coil from projecting radially outward from the rotor salient pole by such centrifugal force. In this case, it is desired that the holding member be devised so as not to compress the winding space of the rotor coil wound around the rotor salient pole while ensuring the strength to hold the rotor coil against the centrifugal force. .

本発明の目的は、ロータ突極に巻装されたロータコイルを保持しながら、ロータ突極間のコイル巻きスペースを圧迫することなく広く確保することができる回転電機のロータを提供することである。   An object of the present invention is to provide a rotor of a rotating electrical machine that can secure a coil winding space between rotor salient poles without pressing while holding a rotor coil wound around the rotor salient poles. .

本発明に係る回転電機のロータは、外周の周方向に沿って配置される複数のロータ突極を有するロータコアと、前記ロータ突極に巻装されるロータコイルと、前記ロータ突極間のスロットを閉じるように設けられる保持部材とを備え、前記保持部材は、周方向に隣り合う2つのロータ突極にそれぞれ巻回されているロータコイル間において径方向に延びて径方向内側端部が前記ロータコアに固定される脚部と、該脚部の径方向外側端部から周方向両側にそれぞれ延びて前記スロットの径方向外側を閉じる梁部とを一体的に有し、前記保持部材の脚部は冷媒通路を含んでおらず、かつ、前記ロータコイルを構成するコイル導線と接触する凸部が周方向に突出して形成されているものである。

A rotor of a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor core having a plurality of rotor salient poles arranged along an outer circumferential direction, a rotor coil wound around the rotor salient poles, and a slot between the rotor salient poles. Holding member provided so as to be closed, and the holding member extends in the radial direction between the rotor coils wound around two circumferentially adjacent rotor salient poles, and the radially inner end portion is A leg portion fixed to the rotor core and a beam portion extending from the radially outer end portion of the leg portion to both sides in the circumferential direction and closing the radially outer side of the slot are integrally formed, and the leg portion of the holding member It does not include the coolant passage and in which the convex portion in contact with the coil conductor constituting the rotor coil is formed to protrude in the circumferential direction.

本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記保持部材の凸部は、前記脚部の周方向両面に径方向の間隔をおいて複数形成されてもよい。   In the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, a plurality of convex portions of the holding member may be formed on both circumferential surfaces of the leg portion with a radial interval.

また、本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記保持部材の梁部の周方向先端部は前記ロータ突極の外周端部に係止されてもよい。   Moreover, the rotor of the rotary electric machine which concerns on this invention WHEREIN: The circumferential direction front-end | tip part of the beam part of the said holding member may be latched by the outer peripheral end part of the said rotor salient pole.

さらに、本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記ロータコイルは、前記各ロータ突極の先端側にそれぞれ巻回されて前記ステータによる回転磁界の磁束が鎖交することで誘導電流を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルに接続されて前記誘導電流の流れ方向を整流する整流部と、前記各ロータ突極の根元側にそれぞれ巻回されて前記誘導コイルに接続され、前記誘導コイルに生じた誘導電流により前記各ロータ突極を周方向に交互に異なる極性に磁化させる共通コイルとを備えてもよい。   Furthermore, in the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, the rotor coil is wound around the tip side of each rotor salient pole, and an induction current is generated by interlinking of the magnetic flux of the rotating magnetic field by the stator. A coil, a rectifying unit connected to the induction coil and rectifying the flow direction of the induction current, and wound around a root side of each rotor salient pole, connected to the induction coil, and generated in the induction coil You may provide the common coil which magnetizes each said rotor salient pole to a different polarity alternately by the induced current in the circumferential direction.

この場合、前記スロット内において周方向両側の誘導コイルの間に位置する前記保持部材の脚部の部分に磁性部材が設けられてもよい。   In this case, a magnetic member may be provided in the leg portion of the holding member positioned between the induction coils on both sides in the circumferential direction in the slot.

本発明の回転電機のロータによれば、ロータの回転時に遠心力が作用するロータコイルのコイル導線が上記凸部に係合することによって上記遠心力の一部を保持部材の脚部で受け持つことができる。そのため、梁部だけで上記遠心力に対してロータコイルを保持する場合に比べて脚部と梁部との付け根部の肉厚を薄くすることができる。これにより突極部間のコイル巻きスペースを圧迫することなく広く確保することができる。   According to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention, the coil conductor of the rotor coil to which the centrifugal force acts during the rotation of the rotor is engaged with the convex portion so that a part of the centrifugal force is received by the leg portion of the holding member. Can do. Therefore, the thickness of the base portion between the leg portion and the beam portion can be reduced as compared with the case where the rotor coil is held against the centrifugal force only by the beam portion. Thereby, the coil winding space between salient pole parts can be ensured widely without pressing.

本発明の実施の形態であるロータを含む回転電機の周方向一部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a part of circumferential direction of the rotary electric machine containing the rotor which is embodiment of this invention. 図1のロータを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the rotor of FIG. 図2中のA部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the A section in FIG. 図2の回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。In the rotary electric machine of FIG. 2, it is a schematic diagram which shows a mode that the magnetic flux produced | generated by the induced current which flows into a rotor coil flows in a rotor. ロータコイルにダイオードを接続して示す、図4に対応する回路実装図である。FIG. 5 is a circuit mounting diagram corresponding to FIG. 4, in which a diode is connected to the rotor coil. 図1の回転電機において、ロータの周方向に隣り合う2つのロータ突極に巻装した一対のロータコイルの接続回路の等価回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a connection circuit of a pair of rotor coils wound around two rotor salient poles adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor in the rotating electric machine of FIG. 1. 保持部材の脚部に凸部が形成されていない比較例を示す、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 which shows the comparative example by which the convex part is not formed in the leg part of a holding member. 保持部材の脚部に形成された凸部が三角形状に形成された例を示す、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 which shows the example in which the convex part formed in the leg part of a holding member was formed in triangle shape. 図8におけるB部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the B section in FIG. 保持部材の脚部に形成された凸部が三角形状に形成された別の例を示す、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 which shows another example in which the convex part formed in the leg part of a holding member was formed in triangle shape.

以下に、本発明に係る実施の形態(以下、実施形態という)について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like. In addition, when a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that these characteristic portions are used in appropriate combinations.

図1〜6は、本発明の一実施形態であるロータを含む回転電機10を示す図である。図1は、回転電機10のステータ12及びロータ14の周方向一部を示す概略断面図である。図1に示すように、回転電機10は、電動機または発電機として機能するものであり、図示しないケーシングに固定されたステータ12と、ステータ12と所定の空隙をあけて径方向内側に対向配置され、ステータ12に対し回転可能なロータ14とを備える。なお、「径方向」とは、特に断らない限り、ロータ14の回転中心軸に直交する放射方向をいう。また、「周方向」とは、特に断らない限り、ロータ14の回転中心軸を中心として描かれる円形に沿う方向をいう。また、「軸方向」とは、特に断らない限り、ロータ14の軸方向をいう。   1-6 is a figure which shows the rotary electric machine 10 containing the rotor which is one Embodiment of this invention. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part in the circumferential direction of the stator 12 and the rotor 14 of the rotating electrical machine 10. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 10 functions as an electric motor or a generator, and is arranged to face a stator 12 fixed to a casing (not shown) and radially inward with a predetermined gap from the stator 12. And a rotor 14 rotatable with respect to the stator 12. The “radial direction” refers to a radial direction orthogonal to the rotation center axis of the rotor 14 unless otherwise specified. The “circumferential direction” refers to a direction along a circle drawn around the rotation center axis of the rotor 14 unless otherwise specified. The “axial direction” refers to the axial direction of the rotor 14 unless otherwise specified.

ステータ12はステータコア16を含む。ステータコア16は、例えば、けい素鋼板等の金属板の積層体または圧粉磁心などの磁性材料により形成される。ステータコア16の内周面の周方向複数個所には、ロータ14へ向けて径方向内側に突出する複数のティース18が周方向に間隔をおいて形成されている。そして、各ティース18間には、スロット19がそれぞれ形成されている。   The stator 12 includes a stator core 16. The stator core 16 is formed of a magnetic material such as a laminated body of metal plates such as silicon steel plates or a dust core. A plurality of teeth 18 projecting radially inward toward the rotor 14 are formed at a plurality of circumferential positions on the inner circumferential surface of the stator core 16 at intervals in the circumferential direction. A slot 19 is formed between each tooth 18.

ステータコア16には、複数相(例えばU相、V相、W相の3相)のステータコイル20u,20v,20wが巻装されている。各相のステータコイル20u,20v,20wは、スロット19を通ってステータコア16のティース18に集中巻で巻き回しされている。この場合、3相(U相、V相、W相)のステータコイル20u,20v,20wがそれぞれ巻装された3つのティース18により1つの極対が構成されている。そして、複数相のステータコイル20u,20v,20wに例えば三相交流電流を流すことで、各ティース18が磁化し、周方向に回転する回転磁界をステータ12に生成することができる。   The stator core 16 is wound with stator coils 20u, 20v, and 20w of a plurality of phases (for example, U-phase, V-phase, and W-phase). The stator coils 20 u, 20 v, and 20 w of each phase are wound in concentrated winding around the teeth 18 of the stator core 16 through the slots 19. In this case, one pole pair is constituted by three teeth 18 each wound with three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) stator coils 20u, 20v, 20w. Then, by passing, for example, a three-phase alternating current through the plurality of stator coils 20u, 20v, 20w, each tooth 18 is magnetized and a rotating magnetic field rotating in the circumferential direction can be generated in the stator 12.

ロータ14は、複数の磁性鋼板の積層体や圧粉磁心等の磁性材により形成される略円柱状のロータコア24を含む。ロータコア24の軸方向両側には、2つのエンドプレート(図示せず)を設置することもできる。ロータコア24の中心部にはシャフト穴26が軸方向に延伸して形成されている。シャフト穴26には、図示しないシャフトが挿入されて固定される。このように固定されたシャフトは、ケーシング等において軸受部材によって回転可能に支持されている。これにより、ロータ14は、ステータ12に対して回転可能に設けられている。   The rotor 14 includes a substantially cylindrical rotor core 24 formed of a magnetic material such as a laminate of a plurality of magnetic steel plates or a dust core. Two end plates (not shown) can be installed on both sides of the rotor core 24 in the axial direction. A shaft hole 26 is formed in the central portion of the rotor core 24 so as to extend in the axial direction. A shaft (not shown) is inserted into the shaft hole 26 and fixed. The shaft fixed in this way is rotatably supported by a bearing member in a casing or the like. Thereby, the rotor 14 is provided to be rotatable with respect to the stator 12.

図2は図1のロータ14の一部を拡大して示す図である。図3は図2におけるA部を更に拡大して示す図である。ロータコア24は複数のロータ突極32n,32sを有する。各ロータ突極32n,32sは、それぞれ径方向外側へ向けて突出するとともに、周方向に間隔をおいて形成されている。ここで、ロータ突極32nは、後述するようにロータコイルによってN極に磁化されるN極形成突極である。また、ロータ突極32sは、後述するロータコイルによってS極に磁化されるS極形成突極である。ロータ突極32nとロータ突極32sとは周方向に交互に配置されている。また、各ロータ突極32n,32s間には、略台形状の軸方向断面をなす空間からなるスロット34が形成されている。   FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the rotor 14 of FIG. FIG. 3 is a diagram further enlarging the portion A in FIG. The rotor core 24 has a plurality of rotor salient poles 32n and 32s. Each of the rotor salient poles 32n and 32s protrudes outward in the radial direction and is formed at intervals in the circumferential direction. Here, the rotor salient pole 32n is an N pole forming salient pole magnetized to the N pole by the rotor coil as will be described later. The rotor salient pole 32s is an S pole forming salient pole that is magnetized to the S pole by a rotor coil described later. The rotor salient poles 32n and the rotor salient poles 32s are alternately arranged in the circumferential direction. A slot 34 is formed between the rotor salient poles 32n and 32s. The slot 34 has a substantially trapezoidal axial cross section.

周方向に隣り合う2つのロータ突極32n,32sには、4種類のロータコイル28n,28s,30n,30sが巻装されている。ロータコイル28nは、ロータ突極32nの径方向外方の先端側に集中巻きで巻装されたN極誘導コイルである。ロータコイル28sは、ロータ突極32sの径方向外方の先端側に集中巻きで巻装されたS極誘導コイルである。ロータコイル30nは、ロータ突極32nの径方向内方の根元側に集中巻きで巻装されたN極共通コイルである。ロータコイル30sは、ロータ突極32sの径方向内方の根元側に巻装されたS極共通コイルである。これらのロータコイル28n,28s,30n,30sは、ロータ突極32n,32s間に形成されるスロット34内に収容されている。また、ロータコイル28n,28s,30n,30sは、後述する整流部であるダイオードを介して互いに接続されている。   Four types of rotor coils 28n, 28s, 30n, 30s are wound around two rotor salient poles 32n, 32s adjacent in the circumferential direction. The rotor coil 28n is an N-pole induction coil wound in concentrated winding around the radially outer tip side of the rotor salient pole 32n. The rotor coil 28s is an S-pole induction coil that is wound by concentrated winding on the radially outer tip side of the rotor salient pole 32s. The rotor coil 30n is an N-pole common coil wound by concentrated winding on the radially inner base side of the rotor salient pole 32n. The rotor coil 30s is an S-pole common coil wound around the radially inner base side of the rotor salient pole 32s. These rotor coils 28n, 28s, 30n and 30s are accommodated in a slot 34 formed between the rotor salient poles 32n and 32s. Further, the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s are connected to each other via a diode that is a rectifying unit described later.

また、ロータ突極32n,32sとロータコイル28n,28s,30n,30sとの間には、インシュレータ35が介在されている。これにより、ロータコア24とロータコイル28n,28s,30n,30sとの電気絶縁性が確保されている。また、インシュレータ35は、ロータコイル28n,28sとロータコイル30n,30sとの間に延在する部分を有しており、これにより2種類のロータコイル28n,28sおよび30n,30sの間の電気絶縁性の強化が図られている。   An insulator 35 is interposed between the rotor salient poles 32n, 32s and the rotor coils 28n, 28s, 30n, 30s. Thereby, electrical insulation between the rotor core 24 and the rotor coils 28n, 28s, 30n, 30s is ensured. Further, the insulator 35 has a portion extending between the rotor coils 28n and 28s and the rotor coils 30n and 30s, whereby electric insulation between the two types of rotor coils 28n and 28s and 30n and 30s is achieved. Sexual enhancement is planned.

本実施形態におけるロータ14は、保持部材50をさらに備える。保持部材50は、ロータ14におけるスロット34の径方向外側の開口部を閉じて、ロータコイルがロータコア24に巻装された状態を保持する機能を有する。保持部材50は、好ましくは、樹脂等の非磁性材料によって形成される。これにより、保持部材50がロータコア24に磁気的に結合されないことで、ロータコア24中における磁束の流れに悪影響を与えるのを防止できる利点がある。   The rotor 14 in this embodiment further includes a holding member 50. The holding member 50 has a function of closing the radially outer opening of the slot 34 in the rotor 14 and holding the state where the rotor coil is wound around the rotor core 24. The holding member 50 is preferably made of a nonmagnetic material such as resin. Accordingly, since the holding member 50 is not magnetically coupled to the rotor core 24, there is an advantage that it is possible to prevent an adverse effect on the flow of magnetic flux in the rotor core 24.

また、保持部材50は、図2に示すように、略T字状の断面形状を有するとともにロータコア24の軸方向全長に略対応する長さを有している。保持部材50は、径方向に延伸する脚部52と、この脚部52の径方向外側の端部から周方向両側に延伸する一対の梁部54とを一体的に含む。   As shown in FIG. 2, the holding member 50 has a substantially T-shaped cross-sectional shape and a length that substantially corresponds to the entire axial length of the rotor core 24. The holding member 50 integrally includes a leg portion 52 extending in the radial direction and a pair of beam portions 54 extending from the radially outer end of the leg portion 52 to both sides in the circumferential direction.

保持部材50の脚部52における径方向内側の端部52aは、ロータコア24におけるスロット底部に相当するロータヨーク34aに固定されている。より具体的には、脚部52の端部52aは、脚部52のスロット34内に位置する部分(以下、スロット内部分という)52bよりも周方向の幅が広がるように膨出形成されている。ロータコア24のロータヨーク34aには、上記端部52aと対応する形状の係止溝27が軸方向に延伸して形成されている。この係止溝27は、ロータコア24の軸方向端部において開口するため、その開口部から保持部材50を挿通することにより脚部52の端部52aを係止溝27に係止することができる。これにより、保持部材50の脚部52が係止溝27に嵌合して固定されている。このように保持部材50の脚部52がロータコア24に固定されることで、保持部材50の径方向外側への移動が規制され、その結果、ロータ14の回転時にロータコイルに作用する遠心力に抗する保持力を発揮することが可能になる。   A radially inner end 52 a of the leg 52 of the holding member 50 is fixed to a rotor yoke 34 a corresponding to the slot bottom of the rotor core 24. More specifically, the end portion 52a of the leg portion 52 is bulged and formed so as to have a wider width in the circumferential direction than a portion 52b of the leg portion 52 located in the slot 34 (hereinafter referred to as the slot inner portion). Yes. A locking groove 27 having a shape corresponding to the end portion 52a is formed in the rotor yoke 34a of the rotor core 24 so as to extend in the axial direction. Since the locking groove 27 opens at the axial end portion of the rotor core 24, the end portion 52 a of the leg portion 52 can be locked to the locking groove 27 by inserting the holding member 50 through the opening portion. . Thereby, the leg portion 52 of the holding member 50 is fitted and fixed to the locking groove 27. As the leg portion 52 of the holding member 50 is fixed to the rotor core 24 in this way, the movement of the holding member 50 to the outside in the radial direction is restricted. As a result, the centrifugal force acting on the rotor coil when the rotor 14 rotates is reduced. It becomes possible to exert a holding force to resist.

また、保持部材50の脚部52のスロット内部分52bは、周方向において両側に位置するロータコイル28n,30nとロータコイル28s,30sとの間を径方向に沿って延伸する板状部分として形成されている。そして、この脚部52のスロット内部分52bの周方向両側の表面には、複数の凸部56が径方向に間隔をおいて形成されている。   Further, the in-slot portion 52b of the leg portion 52 of the holding member 50 is formed as a plate-like portion extending along the radial direction between the rotor coils 28n, 30n and the rotor coils 28s, 30s located on both sides in the circumferential direction. Has been. A plurality of convex portions 56 are formed on the surfaces on both sides in the circumferential direction of the slot inner portion 52b of the leg portion 52 at intervals in the radial direction.

保持部材50の脚部52の表面に形成された凸部56は、対向配置されているロータコイル28n,28s,30n,30sのうち共通コイルに相当するロータコイル30n,30sを構成するコイル導線42(図3参照)と係合可能なように周方向に突出して形成されている。より詳しくは、本実施形態では、これらの凸部56は、スロット34において径方向内側に配置されたロータコイル30n,30sのコイル導線42に対して係合可能になっている。これにより、ロータ回転時にロータコイル30n,30sに作用する遠心力の一部は、コイル導線42が凸部56に係合することによって保持部材50の脚部52によって分担して受け持つことができる。   The convex portion 56 formed on the surface of the leg portion 52 of the holding member 50 is a coil conductor 42 constituting the rotor coils 30n, 30s corresponding to the common coil among the rotor coils 28n, 28s, 30n, 30s arranged to face each other. (See FIG. 3) and projecting in the circumferential direction so as to be engageable. More specifically, in the present embodiment, these convex portions 56 can be engaged with the coil conductors 42 of the rotor coils 30 n and 30 s arranged radially inside the slot 34. As a result, part of the centrifugal force acting on the rotor coils 30 n and 30 s when the rotor rotates can be shared by the leg portion 52 of the holding member 50 by the coil conducting wire 42 engaging with the convex portion 56.

ここで、保持部材50の脚部52に対向するロータコイル30n,30sの表面形状は、上記凸部56に対応する部分で凹み上記凸部56の間に対応する部分で突出するように予め形成されていることで、上記凸部56がコイル導線42と係合するようにしてもよい。あるいは、ロータコイル30n,30sの表面形状は予め平坦に形成されており、そこに凸部56が食い込むようにして保持部材50が2つのロータ突極32n,32s間に挿入されることにより、上記凸部56がコイル導線42と係合するようにしてもよい。   Here, the surface shapes of the rotor coils 30 n and 30 s facing the leg portion 52 of the holding member 50 are formed in advance so as to be recessed at a portion corresponding to the convex portion 56 and protruding at a portion corresponding to the portion between the convex portions 56. By doing so, the convex portion 56 may be engaged with the coil conductor 42. Alternatively, the surface shape of the rotor coils 30n and 30s is formed flat in advance, and the holding member 50 is inserted between the two rotor salient poles 32n and 32s so that the convex portion 56 bites into the rotor coil 30n and 30s. The convex portion 56 may be engaged with the coil conductor 42.

また、本実施形態では各凸部56が略半円形状の断面を有する例を示しているが、後述するように例えば三角形等の他の断面形状を有して突出するように形成されてもよい。また、凸部56の径方向における配列間隔および配列数は、ロータコイル30n,30sを構成するコイル導線42の太さや巻き方等に応じて適宜に変更することができる。例えば、少なくとも1つの凸部56が脚部52に形成されていればよい。   Further, in the present embodiment, an example is shown in which each convex portion 56 has a substantially semicircular cross section, but as will be described later, for example, it may be formed so as to protrude with another cross sectional shape such as a triangle. Good. Moreover, the arrangement | positioning space | interval and the number of arrangement | sequences in the radial direction of the convex part 56 can be suitably changed according to the thickness of the coil conducting wire 42 which comprises the rotor coils 30n and 30s, how to wind. For example, at least one convex portion 56 may be formed on the leg portion 52.

さらに、図2においては共通コイルであるロータコイル30n,30sを構成するコイル導線が誘導コイルを構成するロータコイル28n,28sを構成するコイル導線よりも大径であるように示されているが、これに限定されるものではなく、同一径のコイル導線が用いられてもよいし、あるいは、ロータコイル28n,28sのコイル導線の方を比較的大径としてもよい。   Further, in FIG. 2, the coil conductors constituting the rotor coils 30 n and 30 s which are common coils are shown to have a larger diameter than the coil conductors constituting the rotor coils 28 n and 28 s constituting the induction coil. However, the present invention is not limited to this, and coil conductors having the same diameter may be used, or the coil conductors of the rotor coils 28n and 28s may have a relatively large diameter.

保持部材50の脚部52の径方向外側端部52cには、磁性部材58が埋設されている。磁性部材58は、例えば、けい素鋼板等の金属板で構成される。また、磁性部材58は、周方向に隣り合って位置するロータコイル28n,28sの間に対応して配置されている。さらに、磁性部材58は、ロータコア24の軸方向長さと同一または略対応する長さを有している。この磁性部材58の機能については後述する。   A magnetic member 58 is embedded in the radially outer end portion 52 c of the leg portion 52 of the holding member 50. The magnetic member 58 is made of a metal plate such as a silicon steel plate, for example. Moreover, the magnetic member 58 is arrange | positioned correspondingly between the rotor coils 28n and 28s located adjacent to the circumferential direction. Further, the magnetic member 58 has a length that is the same as or substantially corresponding to the axial length of the rotor core 24. The function of the magnetic member 58 will be described later.

図3に示すように、保持部材50の梁部54の周方向先端部54aは先細りの断面形状を有しており、ロータ突極32nの径方向外側の端部において周方向に凹設された係止凹部31に嵌り込んで係止されている。これにより、保持部材50の梁部54は、その先端部54aが係止凹部31に係止されていることで、ロータ回転時の遠心力に抗してロータコイル28n,28s,30n,30sを保持しておくための保持力を有効に発揮することができる。   As shown in FIG. 3, the circumferential tip 54a of the beam 54 of the holding member 50 has a tapered cross-sectional shape and is recessed in the circumferential direction at the radially outer end of the rotor salient pole 32n. It is fitted and locked in the locking recess 31. As a result, the beam portion 54 of the holding member 50 has its distal end portion 54a locked to the locking recess 31 so that the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s are resisted against the centrifugal force when the rotor rotates. The holding force for holding can be effectively exhibited.

また、径方向外側への移動が規制される梁部54の先端部54aの係止凹部31への係止状態は、上述した脚部52の端部52aの場合と同様に、ロータコア24のスロット34に対して保持部材50を軸方向端部から挿入することによって容易に組み付けることができる。   Further, the locking state of the distal end portion 54a of the beam portion 54 that is restricted from moving radially outward to the locking recess portion 31 is the same as that of the end portion 52a of the leg portion 52 described above. 34 can be easily assembled by inserting the holding member 50 from the end in the axial direction.

ただし、保持部材50の脚部52と片持ち状態の梁部54とによってロータコイル28n,28s,30n,30sの飛び出しを防止し得る十分な保持力が得られる場合などには、保持部材50の梁部54の周方向先端部54aはロータ突極32n,32sの端部に係止されないものとしてもよい。   However, when the holding member 50 has a sufficient holding force that can prevent the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s from popping out by the leg portion 52 and the beam portion 54 in the cantilever state, the holding member 50 The circumferential tip 54a of the beam 54 may not be locked to the ends of the rotor salient poles 32n and 32s.

図4は、図1の回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。図5は、ロータコイルにダイオードを接続して示す、図4に対応する図である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing how the magnetic flux generated by the induced current flowing in the rotor coil flows in the rotor in the rotating electrical machine of FIG. FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4, showing a diode connected to the rotor coil.

図4および図5に示すように、ロータ14の周方向に隣り合う2つのロータ突極32n,32sを1組として、ロータ突極32nに巻かれたロータコイル28nの一端と、ロータ突極32sに巻かれたロータコイル28sの一端とを、2つの整流素子である第1ダイオード38及び第2ダイオード40を介して接続している。本実施形態において、ロータ14の周方向に隣り合う2つのロータ突極32n,32sに巻装した複数のロータコイル28n,28s,30n,30sの接続回路は、図6に示す等価回路として表すことができる。この等価回路に示すように、ロータコイル28n,28sの各一端は、互いに順方向が逆になる第1ダイオード38及び第2ダイオード40を介して、接続点Rで接続されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, two rotor salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction of the rotor 14 are taken as one set, and one end of a rotor coil 28n wound around the rotor salient pole 32n and the rotor salient pole 32s. Is connected to one end of a rotor coil 28 s wound around the first and second diodes 38 and 40, which are two rectifying elements. In the present embodiment, the connection circuit of the plurality of rotor coils 28n, 28s, 30n, 30s wound around the two rotor salient poles 32n, 32s adjacent in the circumferential direction of the rotor 14 is expressed as an equivalent circuit shown in FIG. Can do. As shown in this equivalent circuit, one end of each of the rotor coils 28n and 28s is connected at a connection point R via a first diode 38 and a second diode 40 whose forward directions are opposite to each other.

また、各組でロータ突極32nに巻かれたロータコイル30nの一端は、ロータ突極32sに巻かれたロータコイル30sの一端に接続されている。ロータコイル30n,30sは互いに直列に接続されることで、共通コイル組36を形成している。一方、ロータコイル30sの他端は接続点Rに接続され、ロータコイル30nの他端は、ロータコイル28n,28sの接続点Rとは反対側の各他端に接続点Gを介して接続されている。   Further, one end of the rotor coil 30n wound around the rotor salient pole 32n in each set is connected to one end of the rotor coil 30s wound around the rotor salient pole 32s. The rotor coils 30n and 30s are connected in series to form a common coil set 36. On the other hand, the other end of the rotor coil 30s is connected to the connection point R, and the other end of the rotor coil 30n is connected to each other end opposite to the connection point R of the rotor coils 28n and 28s via the connection point G. ing.

図4を再び参照すると、ステータコイル20u,20v,20wに交流電流を流すことによりステータ12が回転磁界を生成するが、この回転磁界は、基本波成分の磁界だけでなく、基本波よりも高い次数の高調波成分の磁界を含んでいる。より詳しくは、ステータ12に回転磁界を発生させる起磁力の分布は、各相のステータコイル20u,20v,20wの配置や、ティース18及びスロット19によるステータコア16の形状に起因して、基本波のみの正弦波分布にはならず、高調波成分を含むものとなる。   Referring to FIG. 4 again, the stator 12 generates a rotating magnetic field by passing an alternating current through the stator coils 20u, 20v, and 20w. This rotating magnetic field is higher than the fundamental wave as well as the fundamental wave component. It contains a magnetic field of harmonic components of the order. More specifically, the distribution of magnetomotive force that generates a rotating magnetic field in the stator 12 is based on the arrangement of the stator coils 20u, 20v, and 20w of each phase and the shape of the stator core 16 by the teeth 18 and the slots 19, and only the fundamental wave. The sine wave distribution is not included and a harmonic component is included.

特に、集中巻においては各相のステータコイル20u,20v,20wが互いに重なり合わないため、ステータ12の起磁力分布に生じる高調波成分の振幅レベルが増大する。例えばステータコイル20u,20v,20wが3相集中巻の場合は、高調波成分として入力電気周波数の時間的3次成分であって空間的な2次成分の振幅レベルが増大する。このようにステータコイル20u,20v,20wの配置やステータコア16の形状に起因して起磁力に生じる高調波成分は空間高調波と呼ばれている。   In particular, in the concentrated winding, the stator coils 20u, 20v, 20w of the respective phases do not overlap each other, so that the amplitude level of the harmonic component generated in the magnetomotive force distribution of the stator 12 increases. For example, when the stator coils 20u, 20v, and 20w are three-phase concentrated windings, the amplitude level of the spatial secondary component that is a temporal tertiary component of the input electrical frequency is increased as a harmonic component. The harmonic components generated in the magnetomotive force due to the arrangement of the stator coils 20u, 20v, 20w and the shape of the stator core 16 are called spatial harmonics.

ステータ12からロータ14に、この空間強調波を含む回転磁界が作用すると、空間高調波の磁束変動により、ロータ14のロータ突極32n,32s間の空間に漏れ出す漏れ磁束の変動が発生する。これにより、ロータコイル28n,28sに誘導起電力が発生する。ロータ突極32n,32sの先端側にあってステータ12から近いロータコイル28n,28sは、ステータ12から回転磁界の磁束が鎖交して誘導電流を発生させる。   When a rotating magnetic field including this space-emphasized wave acts on the rotor 14 from the stator 12, a fluctuation in leakage magnetic flux leaking into the space between the rotor salient poles 32 n and 32 s of the rotor 14 occurs due to a magnetic flux fluctuation in the spatial harmonics. Thereby, an induced electromotive force is generated in the rotor coils 28n and 28s. Rotor coils 28n and 28s near the stator 12 on the tip side of the rotor salient poles 32n and 32s generate an induced current by interlinking of the magnetic flux of the rotating magnetic field from the stator 12.

ロータ突極32n,32sの根元側にあってステータ12から遠いロータコイル30n,30sは、主として、ロータ突極32n,32sを磁化する機能を有する。ロータコイル30n,30sに流れる電流は、図6から理解されるように、隣り合うロータ突極32n,32sに巻装されたロータコイル28n,28sを流れる電流の合計となる。   The rotor coils 30n and 30s located on the base side of the rotor salient poles 32n and 32s and far from the stator 12 mainly have a function of magnetizing the rotor salient poles 32n and 32s. As understood from FIG. 6, the current flowing through the rotor coils 30n and 30s is the sum of the currents flowing through the rotor coils 28n and 28s wound around the adjacent rotor salient poles 32n and 32s.

各ロータコイル28n,28sに誘導起電力が発生すると、ロータコイル28n,28sおよびロータコイル30n,30sに、ダイオード38,40の整流方向に応じた誘導電流が流れる。これにより、ロータコイル30n,30sが巻装されたロータ突極32n,32sが磁化されて、極性が一定の磁石として機能する。また、各ロータコイル28n,28s,30n,30sの巻き方向およびダイオード38,40の整流作用によって、周方向に隣り合うロータ突極32n,32s同士で磁化極性が逆になる。図示の例では、ロータコイル28n,30nが巻装されたロータ突極32nの先端にN極が生成され、ロータコイル28s,30sが巻装されたロータ突極32sの先端にS極が生成される。すなわち、ロータ14の周方向においてN極とS極とが交互に配置される。   When an induced electromotive force is generated in each of the rotor coils 28n and 28s, an induced current corresponding to the rectification direction of the diodes 38 and 40 flows through the rotor coils 28n and 28s and the rotor coils 30n and 30s. Thereby, the rotor salient poles 32n and 32s around which the rotor coils 30n and 30s are wound are magnetized to function as magnets having a constant polarity. Further, the magnetization polarity is reversed between the rotor salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction by the winding direction of the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s and the rectifying action of the diodes 38 and 40. In the illustrated example, an N pole is generated at the tip of the rotor salient pole 32n around which the rotor coils 28n and 30n are wound, and an S pole is generated at the tip of the rotor salient pole 32s around which the rotor coils 28s and 30s are wound. The That is, the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 14.

このような回転電機10において、3相のステータコイル20u,20v,20wに3相の交流電流を流すことでティース18に形成された回転磁界がロータ14に作用する。これにより、ロータ14との間の磁気抵抗が小さくなるようにロータ突極32n,32sがティース18の回転磁界に吸引され、ロータ14にトルク(リラクタンストルク)が作用する。   In such a rotating electrical machine 10, a rotating magnetic field formed on the teeth 18 acts on the rotor 14 by passing a three-phase alternating current through the three-phase stator coils 20 u, 20 v, 20 w. As a result, the rotor salient poles 32n and 32s are attracted to the rotating magnetic field of the teeth 18 so that the magnetic resistance between the rotor 14 and the rotor 14 is reduced, and torque (reluctance torque) acts on the rotor 14.

また、上述したように回転磁界に含まれる空間高調波の磁束がロータコイル28n,28sに鎖交して生じる誘導電流がロータコイル30n,30sに流れることで各ロータ突極32n,32sが周方向に交互に異なる極性に磁化される。このとき、隣り合うロータ突極32n,32s同士の間に、保持部材50で保持された磁性部材58が配置されている。そのため、例えば図4の破線矢印α、βで示すように、磁性部材58によってステータ12からの空間高調波の磁束がロータ14側に引き込まれ易くなり、ロータコイル28n,28sに多くの磁束を鎖交させることができる。これにより、各ロータコイル28n,28sに大きな誘導電流を生じさせることができ、その結果、各ロータ突極32n,32sについての起磁力を大きくすることができる。   In addition, as described above, the induction current generated by the linkage of the spatial harmonic magnetic flux included in the rotating magnetic field to the rotor coils 28n and 28s flows to the rotor coils 30n and 30s, so that the rotor salient poles 32n and 32s are in the circumferential direction. Are alternately magnetized to different polarities. At this time, the magnetic member 58 held by the holding member 50 is disposed between the adjacent rotor salient poles 32n and 32s. Therefore, for example, as indicated by broken line arrows α and β in FIG. 4, the magnetic member 58 makes it easy for magnetic flux of spatial harmonics from the stator 12 to be drawn to the rotor 14 side, and a large amount of magnetic flux is chained to the rotor coils 28n and 28s. Can be intermingled. As a result, a large induced current can be generated in each of the rotor coils 28n and 28s, and as a result, the magnetomotive force for each of the rotor salient poles 32n and 32s can be increased.

このように周方向に交互にN極およびS極に磁化されたロータ突極32n,32sは、ステータ12による回転磁界と相互作用して吸引及び反発作用が生じる。この吸引及び反発作用によっても、ロータ14にトルク(磁石トルクに相当するトルク)を作用させることができ、ロータ14がステータ12で生成される回転磁界に同期して回転駆動する。このように回転電機10は、ステータコイル20u,20v,20wへの供給電力を利用してロータ14に動力を発生させるモータとして機能することができる。   Thus, the rotor salient poles 32n and 32s magnetized alternately in the N direction and the S pole in the circumferential direction interact with the rotating magnetic field by the stator 12 to generate attraction and repulsion. Also by this attraction and repulsion, torque (torque corresponding to magnet torque) can be applied to the rotor 14, and the rotor 14 is driven to rotate in synchronization with the rotating magnetic field generated by the stator 12. As described above, the rotating electrical machine 10 can function as a motor that generates power in the rotor 14 using the power supplied to the stator coils 20u, 20v, and 20w.

なお、上記では周方向に隣り合う2つのロータ突極32n,32sについて2つのダイオード38,40を用いる場合を説明した。この場合、ロータ突極32n,32sの数の1/2の数のダイオード38,40が必要になる。ただし、ロータ14全体で2つのダイオード38,40だけを用いることもできる。すなわち、すべてのロータコイル28nを直列に接続して1つのN極の直列接続誘導コイルとして扱い、すべてのロータコイル28sを直列に接続して1つのS極の直列接続誘導コイルとして扱い、すべてのロータコイル30nを直列に接続して1つのN極の直列接続共通コイルとして扱い、すべてのロータコイル30sを直列に接続して1つのS極の直列接続共通コイルとして扱う。その上で、図6の接続関係を用いると、2つのダイオード38,40だけで済ませることができる。   In the above description, the case where the two diodes 38 and 40 are used for the two rotor salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction has been described. In this case, the number of diodes 38 and 40 that is ½ of the number of rotor salient poles 32n and 32s is required. However, only two diodes 38 and 40 can be used in the entire rotor 14. That is, all the rotor coils 28n are connected in series and treated as one N pole series connection induction coil, all the rotor coils 28s are connected in series and treated as one S pole series connection induction coil, The rotor coil 30n is connected in series and handled as one N pole series connection common coil, and all the rotor coils 30s are connected in series and handled as one S pole series connection common coil. In addition, using the connection relationship of FIG. 6, only two diodes 38 and 40 can be used.

上述したように本実施形態の回転電機のロータ14によれば、隣り合うロータ突極32n,32s同士の間に配置される磁性部材58を含んでいる。このため、ステータ12で生成される回転磁界に含まれ、ロータコイル28n,28sに鎖交する高調波成分である空間高調波を、磁性部材58により有効に増大させることができる。これにより、ロータコイル28n,28sに鎖交する磁束の磁束密度の変化を大きくし、ロータコイル28n,28sに誘導される誘導電流を大きくでき、ロータ突極32n,32sに形成される電磁石である磁極の磁力を強くできる。その結果、ロータ磁力を増加させ、回転電機10のトルクを向上できる。   As described above, the rotor 14 of the rotating electrical machine of the present embodiment includes the magnetic member 58 disposed between the adjacent rotor salient poles 32n and 32s. For this reason, the spatial harmonics that are included in the rotating magnetic field generated by the stator 12 and interlink with the rotor coils 28 n and 28 s can be effectively increased by the magnetic member 58. As a result, the change in the magnetic flux density of the magnetic flux interlinking with the rotor coils 28n and 28s can be increased, the induced current induced in the rotor coils 28n and 28s can be increased, and the electromagnet formed on the rotor salient poles 32n and 32s. The magnetic force of the magnetic pole can be increased. As a result, the rotor magnetic force can be increased and the torque of the rotating electrical machine 10 can be improved.

また、ロータ14に設けた保持部材50の脚部52の周方向の表面に複数の凸部56を形成して、隣接するロータコイル30n,30sを構成するコイル導線42と係合するようにしている。これにより、ロータ回転時にロータコイル30n,30sに作用する遠心力を保持部材50の脚部52によって受け持つことができる。したがって、保持部材50の脚部52と梁部54とで分担して上記遠心力に抗する保持力を発揮することができる。その結果、梁部54だけで上記遠心力に対してロータコイル28n,28s,30n,30sを保持する場合に比べて脚部52と梁部54との付け根部の肉厚を薄くすることができ、これによりロータ突極32n,32s間のコイル巻きスペースを圧迫することなく大きく確保することができる。   Further, a plurality of convex portions 56 are formed on the circumferential surface of the leg portion 52 of the holding member 50 provided in the rotor 14 so as to engage with the coil conductor 42 constituting the adjacent rotor coils 30n, 30s. Yes. As a result, the centrifugal force acting on the rotor coils 30n and 30s when the rotor rotates can be handled by the legs 52 of the holding member 50. Therefore, the leg portion 52 and the beam portion 54 of the holding member 50 can share and exert a holding force against the centrifugal force. As a result, compared with the case where the rotor coil 28n, 28s, 30n, 30s is held against the centrifugal force by the beam portion 54 alone, the thickness of the base portion of the leg portion 52 and the beam portion 54 can be reduced. Thus, a large coil winding space between the rotor salient poles 32n and 32s can be secured without being pressed.

これについてより詳しく説明すると、図7に示すように、脚部52の表面に凸部が設けられていない保持部材51の場合、ロータ回転時にロータコイルに作用する径方向外側への遠心力は、主として保持部材51の梁部54によって支持されることになる。そのため、上記遠心力に抗してロータコイルをロータ突極に巻装された状態に安定して保持するには、保持部材51において脚部52に対する梁部54の付け根部53を構成する湾曲面の曲率半径を大きく形成して上記付け根53の肉厚を厚くすることにより強度を確保する必要がある。そうすると、スロット34内のコイル収容スペース、特にロータ突極32n,32sの先端側に巻装されるロータコイル28n,28sの収容スペースが圧迫されることになる。その結果、ロータコイル28n,28sを構成するコイル導線の線径を細くしたり、あるいは、巻回数を少なくする等の対策が必要になり、誘導電流の効率的な発生に支障を来たすことになる。   In more detail, as shown in FIG. 7, in the case of the holding member 51 in which the convex portion is not provided on the surface of the leg portion 52, the centrifugal force to the outer side in the radial direction acting on the rotor coil when the rotor rotates is It is mainly supported by the beam portion 54 of the holding member 51. Therefore, in order to stably hold the rotor coil in a state of being wound around the rotor salient pole against the centrifugal force, the curved surface constituting the base portion 53 of the beam portion 54 with respect to the leg portion 52 in the holding member 51. It is necessary to ensure the strength by forming a large radius of curvature and increasing the thickness of the base 53. As a result, the coil accommodating space in the slot 34, particularly the accommodating space for the rotor coils 28n and 28s wound around the leading ends of the rotor salient poles 32n and 32s, is pressed. As a result, measures such as reducing the wire diameter of the coil conductors constituting the rotor coils 28n and 28s or reducing the number of turns are required, which hinders efficient generation of induced current. .

これに対し、本実施形態におけるように保持部材50の脚部52に、ロータコイル30n,30sを構成するコイル導線42と係合する複数の凸部56を形成して、ロータコイル30n,30sに作用する遠心力を脚部52によっても分担して受け持たせるようにしたことで、梁部54の付け根部53の肉厚をそれほど厚くしなくても、ロータコイルをロータ突極32n,32sに巻装された状態を安定して保持することが可能になる。したがって、上記付け根部53を構成する湾極面の曲率半径をより小さく形成して、コイル導線42の収容スペースを大きく確保することができるのである。   On the other hand, as in the present embodiment, a plurality of convex portions 56 that engage with the coil conductors 42 that constitute the rotor coils 30n and 30s are formed on the leg portions 52 of the holding member 50 so that the rotor coils 30n and 30s Since the acting centrifugal force is also shared by the leg portion 52, the rotor coil can be applied to the rotor salient poles 32n and 32s even if the thickness of the base portion 53 of the beam portion 54 is not increased so much. It is possible to stably hold the wound state. Therefore, the radius of curvature of the bay pole surface constituting the base portion 53 can be formed smaller, and a large accommodation space for the coil conductor 42 can be secured.

また、このようにロータコイルに作用する遠心力の一部を保持部材50の脚部52で受け持つことができるようにしたことで、保持部材50の梁部54に作用するロータコイルの遠心力を低減することができる。これにより、梁部54の先端部54a(図3参照)が係止されるロータ突極32n,32sの係止凹部31およびその近傍に生じる応力を緩和することができ、その結果、ロータ突極32n,32sの径方向外側端部における磁気飽和の発生を抑制できるという利点もある。   In addition, since a part of the centrifugal force acting on the rotor coil can be handled by the leg portion 52 of the holding member 50 in this way, the centrifugal force of the rotor coil acting on the beam portion 54 of the holding member 50 is reduced. Can be reduced. As a result, it is possible to relieve stress generated in the locking recess 31 of the rotor salient poles 32n and 32s and the vicinity thereof where the tip 54a (see FIG. 3) of the beam portion 54 is locked, and as a result, the rotor salient pole. There is also an advantage that the occurrence of magnetic saturation at the radially outer ends of 32n and 32s can be suppressed.

ここで、本実施形態のロータ14の保持部材50における付け根部53の応力分布をシミュレーションモデルにて解析したところ、複数の凸部56を形成した場合における付け根部53に作用する応力が、凸部なしの場合の約半分程度に緩和されることを確認することができた。また、このような凸部56を設けた場合におけるロータ突極32n,32sの係止凹部31近傍の応力分布をシミュレーションモデルにて解析したところ、この場合も凸部なしの場合の約半分程度に緩和されることを確認することができた。   Here, when the stress distribution of the base portion 53 in the holding member 50 of the rotor 14 of the present embodiment is analyzed by the simulation model, the stress acting on the base portion 53 when the plurality of convex portions 56 are formed is the convex portion. It was confirmed that it was alleviated to about half of the case of none. Further, when the stress distribution in the vicinity of the locking recess 31 of the rotor salient poles 32n, 32s when such a protrusion 56 is provided is analyzed by a simulation model, this case is also about half of the case without the protrusion. We were able to confirm that it was alleviated.

次に、図8〜10を参照して、保持部材50の脚部52に形成した凸部56の変形例について説明する。   Next, with reference to FIGS. 8-10, the modification of the convex part 56 formed in the leg part 52 of the holding member 50 is demonstrated.

保持部材50の脚部52に形成される凸部56は、上記実施形態におけるように略半円形の断面を有するものに限定されるものではなく、図8に示すように、直角または略直角の頂角を有する三角形状の断面を有するものとして形成されてもよい。この場合、図9に示すように、凸部56に対してロータコイル28n,28s,30n,30sの遠心力が作用することとなる径方向内側の傾斜面が径方向に直交する方向に対してなす角度θとすると、0°<θ<90°に設定するのが好ましい。このような角度範囲に形成することで、凸部56に対して矢印F方向に作用するロータコイル30n,30sの遠心力を保持部材50の脚部52によって効果的に分担して受け持つことができる。   The convex portions 56 formed on the leg portions 52 of the holding member 50 are not limited to those having a substantially semicircular cross section as in the above-described embodiment, and as shown in FIG. It may be formed as having a triangular cross section having an apex angle. In this case, as shown in FIG. 9, the radially inner inclined surface on which the centrifugal force of the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s acts on the convex portion 56 is perpendicular to the radial direction. Assuming the angle θ to be formed, it is preferable to set 0 ° <θ <90 °. By forming in such an angle range, the centrifugal force of the rotor coils 30n, 30s acting in the direction of the arrow F with respect to the convex portion 56 can be effectively shared and handled by the leg portion 52 of the holding member 50. .

また、図10に示すように、保持部材50の脚部52に形成される凸部56は、鋭角の頂角を有する三角形状の断面を有するものとして形成されてもよい。この場合にも、凸部56においてロータコイル28n,28s,30n,30sの遠心力が作用することとなる径方向内側の傾斜面が径方向に直交する線に対してなす角度θとすると、0°<θ<90°に設定するのが好ましい。   Moreover, as shown in FIG. 10, the convex part 56 formed in the leg part 52 of the holding member 50 may be formed as having a triangular cross section having an acute apex angle. Also in this case, if the angle θ formed by the radially inner inclined surface with which the centrifugal force of the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s acts on the convex portion 56 with respect to the line orthogonal to the radial direction is 0. It is preferable to set the angle <θ <90 °.

なお、本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various improvements and modifications can be made within the matters described in the claims of the present application and their equivalent scope.

例えば、上記においては保持部材50の脚部52の径方向外側端部に磁性部材58を埋設するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、磁性部材を省略してもよい。これによっても、ロータコイル28n,28s,30n,30sに作用する遠心力の一部を保持部材の脚部で受け持つ作用効果については何ら変わりなく発揮することが可能である。   For example, in the above description, the magnetic member 58 is embedded in the radially outer end of the leg portion 52 of the holding member 50. However, the present invention is not limited to this, and the magnetic member may be omitted. Also by this, it is possible to exert the same effect as in the case where a part of the centrifugal force acting on the rotor coils 28n, 28s, 30n, and 30s is received by the legs of the holding member.

また、上記においては、保持部材50の脚部52において、共通コイルに相当するロータコイル30n,30sに対向する表面に複数の凸部56を形成するものと説明したが、これに限定されるものではない。例えば、保持部材の脚部において誘導コイルに相当するロータコイル28n,28sに対向する表面にも凸部を形成してもよいし、あるいは、保持部材の脚部においてロータコイル28n,28sに対向する表面だけに凸部を形成してもよい。   In the above description, the leg 52 of the holding member 50 has been described as having a plurality of convex portions 56 formed on the surface facing the rotor coils 30n and 30s corresponding to the common coil. However, the present invention is not limited to this. is not. For example, convex portions may be formed on the surfaces of the holding member legs that face the rotor coils 28n and 28s corresponding to the induction coils, or the holding member legs face the rotor coils 28n and 28s. You may form a convex part only in the surface.

この場合、共通コイルおよび誘導コイルの少なくとも一方のロータコイルと保持部材の脚部との間に樹脂等を充填し、この充填物を介して凸部とロータコイルとの係合状態または固定状態をより確実なものとしてもよい。これにより、凸部以外の脚部の部分でもロータコイルに作用する遠心力の一部を受け持つことが可能になり、保持部材によるロータコイルの保持力をより一層高めることができる。   In this case, resin or the like is filled between the rotor coil of at least one of the common coil and the induction coil and the leg portion of the holding member, and the engaged state or the fixed state of the convex portion and the rotor coil is set via this filler. It may be more reliable. Thereby, it becomes possible to take part of the centrifugal force acting on the rotor coil even in the leg portion other than the convex portion, and the holding force of the rotor coil by the holding member can be further enhanced.

さらに、上記においてはロータコイルが共通コイルと誘導コイルとに分かれているものとして説明したが、本発明はロータコアのロータ突極に巻装されるロータコイルを有するどのような回転電機用ロータに適用されてもよい。   Further, in the above description, the rotor coil is described as being divided into a common coil and an induction coil. However, the present invention is applicable to any rotor for a rotating electrical machine having a rotor coil wound around a rotor salient pole of a rotor core. May be.

10 回転電機、12 ステータ、14 ロータ、16 ステータコア、18 ティース、19,34 スロット、20u,20v,20w ステータコイル、24 ロータコア、26 シャフト穴、27 係止溝、28n,28s,30n,30s ロータコイル、31 係止凹部、32n,32s ロータ突極、34a ロータヨーク、35 インシュレータ、36 共通コイル組、38 第1ダイオード、40 第2ダイオード、42 コイル導線、50 保持部材、52 脚部、52a,52c 端部、52b スロット内部分、53 付け根部、54 梁部、54a 周方向先端部、56 凸部、58 磁性部材。   10 Rotating machine, 12 Stator, 14 Rotor, 16 Stator core, 18 Teeth, 19, 34 Slot, 20u, 20v, 20w Stator coil, 24 Rotor core, 26 Shaft hole, 27 Locking groove, 28n, 28s, 30n, 30s Rotor coil , 31 Locking recess, 32n, 32s Rotor salient pole, 34a Rotor yoke, 35 insulator, 36 Common coil set, 38 1st diode, 40 2nd diode, 42 Coil conductor, 50 Holding member, 52 Leg part, 52a, 52c End Part, 52b slot inner part, 53 root part, 54 beam part, 54a circumferential direction front end part, 56 convex part, 58 magnetic member.

Claims (5)

外周の周方向に沿って配置される複数のロータ突極を有するロータコアと、
前記ロータ突極に巻装されるロータコイルと、
前記ロータ突極間のスロットを閉じるように設けられる保持部材とを備え、
前記保持部材は、周方向に隣り合う2つのロータ突極にそれぞれ巻回されているロータコイル間において径方向に延びて径方向内側端部が前記ロータコアに固定される脚部と、該脚部の径方向外側端部から周方向両側にそれぞれ延びて前記スロットの径方向外側を閉じる梁部とを一体的に有し、
前記保持部材の脚部は冷媒通路を含んでおらず、かつ、前記ロータコイルを構成するコイル導線と接触する凸部が周方向に突出して形成されている、回転電機のロータ。
A rotor core having a plurality of rotor salient poles arranged along the circumferential direction of the outer periphery;
A rotor coil wound around the rotor salient pole;
A holding member provided to close a slot between the rotor salient poles,
The holding member includes a leg portion extending in a radial direction between rotor coils wound around two rotor salient poles adjacent in the circumferential direction, and a radially inner end portion fixed to the rotor core; and the leg portion A beam part extending from the radially outer end of each of the circumferentially opposite sides to close the radially outer side of the slot, and
Leg of the holding member does not include the coolant passage and the convex portion in contact with the coil lead constituting the rotor coil is formed to protrude in the circumferential direction, the rotor of the rotary electric machine.
請求項1に記載の回転電機のロータにおいて、
前記保持部材の凸部は、前記脚部の周方向両面に径方向の間隔をおいて複数形成されている、回転電機のロータ。
The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor of the rotating electrical machine includes a plurality of convex portions of the holding member formed on both circumferential surfaces of the leg portion at a radial interval.
請求項1または2に記載の回転電機のロータにおいて、
前記保持部材の梁部の周方向先端部は前記ロータ突極の外周端部に係止されている、回転電機のロータ。
In the rotor of the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A rotor of a rotating electrical machine, wherein a circumferential tip portion of a beam portion of the holding member is locked to an outer peripheral end portion of the rotor salient pole.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機のロータにおいて、
前記ロータコイルは、前記各ロータ突極の先端側にそれぞれ巻回されて前記ステータによる回転磁界の磁束が鎖交することで誘導電流を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルに接続されて前記誘導電流の流れ方向を整流する整流部と、前記各ロータ突極の根元側にそれぞれ巻回されて前記誘導コイルに接続され、前記誘導コイルに生じた誘導電流により前記各ロータ突極を周方向に交互に異なる極性に磁化させる共通コイルとを備える、回転電機のロータ。
In the rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotor coil is wound around the tip of each rotor salient pole so that an induction current is generated by interlinking of the magnetic flux of the rotating magnetic field generated by the stator, and the induction coil connected to the induction coil A rectification unit that rectifies the direction of current flow, and is wound around the base side of each rotor salient pole and connected to the induction coil, and the rotor salient poles are circumferentially driven by the induced current generated in the induction coil A rotor of a rotating electrical machine comprising a common coil that is alternately magnetized to different polarities.
請求項4に記載の回転電機のロータにおいて、
前記スロット内において周方向両側の誘導コイルの間に位置する前記保持部材の脚部に磁性部材が設けられている、回転電機のロータ。
The rotor of the rotating electrical machine according to claim 4,
A rotor of a rotating electrical machine, wherein a magnetic member is provided on a leg portion of the holding member positioned between induction coils on both sides in the circumferential direction in the slot.
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